[发明专利]螺杆、注塑成形机以及注塑成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有强化纤维的树脂的注塑成形。

背景技术

通过含有强化纤维而提高了强度的纤维强化树脂的成形品被用于各种用途。作为通过注塑成形来得到该成形品的方法，已知在构成增塑装置的工作缸内通过螺杆的旋转使热塑性树脂熔融，在其中混合或混炼纤维后，向注塑成形机的模具注射的方法。

为了得到强化纤维所带来的强度提高的效果，期望强化纤维均匀地分散在树脂之中。为了实现均匀分散，使混合的条件严格而增强对强化纤维施加的剪切力即可，但过强的剪切力会导致强化纤维的切断。这样一来，与当初的纤维长度相比，成形后的纤维长度大幅缩短，存在得到的成形品不能满足期望的特性的可能性(专利文献1)。从而，需要选择减弱剪切力以防在混合时发生纤维的折损的注塑成形的条件，但这样一来，强化纤维不能均匀地分散在纤维强化树脂中，从而产生分布不均。另外，为了有助于强化纤维的均匀分散，也有设置向工作缸的内部强制地供给强化纤维的机构(给料器)的情况(例如，专利文献2)，但还不足以将强化纤维的块消除。尤其在强化纤维的含有量为10％以上这种高含有率的情况下，变得难以将强化纤维均匀地分散在树脂中。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-56173号公报

专利文献2：日本特表2012-511445号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种不将过度的剪切力施加于强化纤维就能够消除强化纤维的分布不均的注塑成形机的螺杆。

另外，本发明的目的在于提供一种具备此种注射螺杆的注塑成形机。

并且，本发明的目的在于提供一种使用此种注射螺杆来对含有强化纤维的树脂进行注塑成形的方法。

用于解决课题的方案

本发明人等对强化纤维分布不均的原因进行了研究，得到了一个结论。即，在注塑成形的增塑工序中，如图8所示，在工作缸310的内部配置的注塑成形用的螺杆300的螺纹306间的螺杆槽301中，大量强化纤维F的集合即纤维块存在于螺纹的拉侧303，而熔融树脂M存在于螺纹的推侧305。熔融树脂M的粘度比较高，熔融树脂M不能侵入纤维块的内部，因此以熔融树脂M为媒介的螺杆300的旋转引起的剪切力不向纤维块的内部传递，导致纤维块不进行开纤。从而，强化纤维F以纤维块的状态被注塑成形，因此强化纤维F在成形品中分布不均。需要说明的是，图8的(a)的空心箭头表示螺杆300旋转的方向，图8的(c)的空心箭头表示与螺杆300的旋转相伴的、螺杆300与工作缸310的轴向或者周向上的相对的移动方向。对于后述的实施方式也是同样的。

于是，本发明人想到了使位于螺杆槽301的螺纹的推侧305的熔融树脂M的一部分越过螺纹306的顶部T而向相邻的螺杆槽301的拉侧303逆流的方案。即，想要通过使该逆流的熔融树脂M作用于纤维块来促进纤维块的开纤。

基于以上见解而作成的本发明的螺杆设置在注塑成形机的工作缸的内部，所述注塑成形机的所述工作缸在上游侧被供给树脂原料且在下游侧被供给强化纤维，所述螺杆具备：第一段，其使供给的树脂原料熔融；以及第二段，其与第一段相连，将熔融的树脂原料与供给的强化纤维混合。

本发明的螺杆的特征在于，在第二段上设置的螺纹具备供熔融的树脂原料从螺杆的下游侧的螺杆槽朝向上游侧的螺杆槽产生逆流的树脂通路。本发明的螺杆通过设置树脂通路而促使熔融树脂M产生逆流。

需要说明的是，本申请中使用的上游或下游的用语以通过螺杆输送树脂的方向为基准。

作为本发明的螺杆中的树脂通路的方式，可以从连续地设置在螺纹的回旋方向上的规定范围内的方式A、和设置在螺纹的回旋方向上的一部分的方式B中选择。

方式A可以选择第二段由一条螺纹构成的第1方式、和第二段由两条螺纹构成的第2方式中的任一个。

在方式A中，第1方式构成为，在第二段中，大径螺纹与外径相对小的小径螺纹相连而构成一条螺纹。该方式中的逆流通路由小径螺纹的顶部与工作缸之间的间隙构成。

另外，第2方式构成为，第二段由两条螺纹构成，这两条螺纹具备主螺纹和在由主螺纹形成的螺杆槽中设置的副螺纹，主螺纹构成大径螺纹，副螺纹构成小径螺纹。在该方式中，逆流通路也由小径螺纹的顶部与工作缸之间的间隙构成。

在第2方式中，副螺纹可以设置在螺杆的轴向的一处或多处。

另外，在第2方式中，副螺纹可以与被供给强化纤维的部位对应地设置。当然，也可以设置在从被供给强化纤维的部位离开的位置。